一种支承刚度可调的行星轮系

1.本发明行星齿轮传动系统技术领域，特别涉及一种具有高阻尼柔性支撑环式行星轮支承刚度调节模块的行星轮系。


背景技术：

2.行星齿轮传动系统在工业设备中有着广泛的应用。在实际应用中，由于制造误差和装配误差的存在，使得齿轮在相互啮合的过程中会存在振动激励源，从而导致降低齿轮的寿命和噪声的提高。另外，由于传动系统一般都会在一个较宽的转速范围内运动，导致系统的激励频率也会在一定范围内存在，从而可能会导致系统出现共振现象。
3.为了降低由于制造和装配误差以及转速的变化带来的振动，目前采取了多种方法。包括太阳轮采用浮动结构以及降低行星轮支撑轴的支撑刚度等方法。但根据研究，为了使得行星轮系在不同的输入转速工况下均能保持稳定运动，通过调节在不同工况下行星轮的支撑刚度是一个有效的方法。


技术实现要素：

4.本发明一种支承刚度可调的行星轮系主要解决如下的至少一个技术问题：
5.1)降低行星齿轮传动系统的振动和噪声，提高传动系统的寿命；
6.2)通过调节行星轮的支撑刚度，使得行星轮系能够在不同工况和不同齿面磨损量的情况下均能保持系统稳定运行；
7.3)在实现刚度调节的同时，增加结构阻尼，抑制振动与噪声。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种支承刚度可调的行星轮系，包括太阳轮输入轴、太阳轮、齿圈、行星轮、行星架、输出轴，所述太阳轮输入轴通过太阳轮支承轴承安装于所述行星架的一侧，所述太阳轮固定安装于所述太阳轮输入轴上，所述输出轴固定安装于所述行星架的另一侧，所述行星轮通过行星轮支承轴承安装于行星轮支撑轴上，且所述行星轮啮合安装于太阳轮和齿圈之间，所述行星轮支撑轴通过调节模块安装于行星架上，所述调节模块包括若干个套设于行星轮支撑轴上的柔性支撑环，所述柔性支撑环的内侧具有与行星轮支撑轴紧密接触的内侧壁，其外侧具有与行星架紧密接触的外侧壁，其内侧壁与外侧壁之间的截面为弧形结构，相邻柔性支撑环之间设置有若干个内垫环和外垫环。
10.进一步的，所述行星轮支撑轴安装于调节模块的中心。
11.进一步的，所述输出轴上设置有输出轴回转轴承。
12.进一步的，所述调节模块的数量和行星轮的数量相同，且一一对应安装。
13.进一步的，
14.进一步的，通过增加柔性支撑环的数量，并减少外垫环和内垫环，增加行星轮的支撑刚度，通过减少柔性支撑环的数量，并增加外垫环和内垫环，降低行星轮的支撑刚度。
15.进一步的，所述内垫环和外垫环不参与刚度的调节，其用于对柔性支撑环进行轴
向限位，并用于通过调节各柔性支撑环之间的相对位置使各柔性支撑环在调节模块中整体中心对称。
16.进一步的，所述柔性支撑环采用高锰基阻尼合金材料。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18.(1)刚度调节模块通过增减柔性支撑环的数量进行行星轮的刚度调节，该模块操作简便，可靠性高；
19.(2)通过调节和控制行星轮的支撑刚度，使得行星轮系在不同工况下能够保持运动稳定性，降低系统振动和噪声，减少磨损，提高系统寿命；
20.(3)柔性支撑环具有低碳钢的强度，且具有较高的阻尼性能，能够在改变支撑刚度的同时，提高结构阻尼，从而进一步降低系统振动和噪声。
附图说明
21.图1为行星轮系的总成图；
22.图2为行星轮系的分解图；
23.图3为行星轮系的剖面图；
24.图4为图3中视图a的放大图；
25.图5为柔性支撑环的结构示意图；
26.图6为柔性支撑环的正面视图；
27.图7为柔性支撑环的剖视图；
28.图8为外垫环或内垫环的结构示意图。
29.图中标记：1-太阳轮输入轴；2-太阳轮；3-齿圈；4-行星轮支撑轴承；5-行星轮支撑轴；6-行星轮；7-太阳轮支撑轴承；8-行星架；9-输出轴回转轴承；10-输出轴；11-固定螺栓；12-调节模块盖板；13-柔性支撑环；14-外垫环；15-内垫环；16-调节模块。
具体实施方式
30.下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
31.本实施例提供一种具有高阻尼柔性支撑环式行星轮支承刚度调节模块的行星轮系，通过调节在不同工况下行星轮的支撑刚度，使得行星轮系在不同的输入转速工况下均能保持稳定运动。
32.如图1-3所示，本实施例一种支承刚度可调的行星轮系包括太阳轮输入轴1、太阳轮2、齿圈3、行星轮6、行星架8、输出轴10。
33.如图3所示，太阳轮输入轴1通过太阳轮支承轴承7安装于行星架6的一侧，太阳轮2固定安装于太阳轮输入轴1上，输出轴10固定安装于行星架8的另一侧，输出轴10上安装有输出轴回转轴承9。具体的，输出轴10和行星架8通过固定螺栓11固定安装在一起。行星轮6通过行星轮支承轴承4安装于行星轮支撑轴5上，且行星轮6啮合安装于太阳轮2和齿圈3之间。
34.如图3所示，行星轮支撑轴5通过调节模块16安装于行星架8上，调节模块16安装在行星架上，行星轮支撑轴5安装在调节模块16的中心，调节模块16的数量和行星轮6的数量相同。具体的，行星架8的周向设置有如干个凹槽，凹槽的数量与行星轮6的数量相同，每个
凹槽内均设置一个调节模块16，凹槽的上端面设置有调节模块盖板12，调节模块16安装于该凹槽和调节模块盖板12组成的空间内。
35.调节模块16主要包括若干个套设于行星轮支撑轴5上的柔性支撑环13。如图4所示，行星轮支撑轴5的上端从行星架8上的凹槽底部伸入凹槽，柔性支撑环13套设于伸入凹槽内的行星轮支撑轴5上。柔性支撑环13的结构如图5-7所示，其包括外侧壁和内侧壁，外侧壁和内侧壁之间形成凹槽结构，具体的，柔性支撑环13的内侧壁与行星轮支撑轴5紧密接触，柔性支撑环13的外侧壁与行星架紧密接触，内侧壁与外侧壁之间的凹槽部分的截面为弧形结构。柔性支撑环13的截面须设计成如图4和7所示的类似弧形结构，目的是使得柔性支撑环13能产生径向变形且不会产生大应力导致结构破坏，从而达到刚度调节的目的。
36.相邻柔性支撑环13之间设置有若干个内垫环15和外垫环14，内垫环15或外垫环14的结构如图8所示，用来配置和调节柔性支撑环13的数量和位置，其详细尺寸须依据行星轮支撑轴5的尺寸、柔性支撑环13的尺寸和刚度调节范围来确定。
37.柔性支撑环13、外垫环14和内垫环15安装完毕后，调节模块盖板12通过螺钉安装在行星架8上，用来限制柔性支撑环和内外垫环的轴向位移。
38.通过改变柔性支撑环的数量来调节行星轮的支撑刚度。即当需要增加行星轮的支撑刚度时，增加柔性支撑环13的数量，减少外垫环14和内垫环15。当需要降低行星轮的支撑刚度时，减少柔性支撑环13的数量，增加外垫环14和内垫环15。需要注意的是，内外垫环不参与刚度的调节，其起到的作用包括两个：一是对柔性支撑环进行轴向限位，确保其不会产生轴向窜动；二是用来调节各柔性支撑环13之间的相对位置，使得各支撑环在调节模块中整体中心对称，不会出现偏载现象。
39.本实施例中，柔性支撑环13优选采用高锰基阻尼合金材料，该合金材料具有低碳钢的强度以及较高的阻尼系数，从而使得调节模块具有较高的阻尼性能，可以进一步降低系统的振动和噪声。
40.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。